JPH05304337A - Manufacture of semiconductor elements - Google Patents

Manufacture of semiconductor elements

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JPH05304337A
JPH05304337A JP4090033A JP9003392A JPH05304337A JP H05304337 A JPH05304337 A JP H05304337A JP 4090033 A JP4090033 A JP 4090033A JP 9003392 A JP9003392 A JP 9003392A JP H05304337 A JPH05304337 A JP H05304337A
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レスリー・デビッド・ウェストブルック
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アンドリュー・ウィリアム・ネルソン
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Abstract

PURPOSE: To enable manufacturing by a simple process and improve the oscillation efficiency of an obtd. ridge waveguide laser element by forming ridges, using a metallic layer as a mask and also forming regions swollen from bases. CONSTITUTION: This method comprises forming planar wiring layers 7, 8 on bases 1, 3, 4, 5, which form dielectric layers 9-11 first on this surface and then resist films thereon. There are provided windows through the resist films, the dielectric layers 9-11 are etched through the windows to expose planar semiconductor layer 8, and the dielectric layers 9-11 are removed in forms creeping along the resist films, metallic layers 14, 15 are deposited in the form of windows on the exposed surface of the semiconductor layer 8. The resist films are removed and metals deposited thereon, and the planar semiconductor layers 7, 8 are etched, using the metallic layers 14, 15 as masks so as to leave ridges 7", 8" swollen from the surfaces of the bases 1, 3, 4, 5 at these regions.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体素子に関する。特
に、リッジ導波路レーザ素子等のリッジ導波路光学素子
に関する。リッジ導波路とは、薄膜導波路であり、面に
沿う特定の狭い帯状の領域に導波作用があり、その領域
が他の部分に対して盛り上がった形状のものである。リ
ッジ導波路はエッチングあるいは選択成長によって形成
できる。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to semiconductor devices. In particular, it relates to a ridge waveguide optical element such as a ridge waveguide laser element. The ridge waveguide is a thin film waveguide, and has a shape in which a specific narrow band-shaped region along the surface has a waveguiding action and the region is raised with respect to other portions. The ridge waveguide can be formed by etching or selective growth.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体レーザ素子の構造は、p型半導体
の領域からn型半導体の領域の方向に電流を流すp−n
接合と、電子と正孔との結合により光子を誘導放射する
「活性領域」とを備えている。活性領域は適当なバンド
ギャップを有し、誘導放射時の光子を適度に「閉じ込
め」るために、他の半導体の部分と異なる屈折率を有し
ている。活性領域の両側の層は「閉じ込め層」と呼ばれ
ている。
2. Description of the Related Art A semiconductor laser device has a structure of pn in which a current is passed from a p-type semiconductor region to an n-type semiconductor region.
It comprises a junction and an "active region" that stimulates the emission of photons by the combination of electrons and holes. The active region has a suitable bandgap and has a different index of refraction than other semiconductor portions in order to "confine" the photons appropriately during stimulated emission. The layers on either side of the active region are called "confinement layers".

【0003】半導体レーザ素子は、主に、光ファイバ通
信装置に用いられる。近年製造される二酸化ケイ素の光
ファイバは、ほぼ1.3μmあるいは1.55μmの波
長で損失が極小となり、後者の方がより損失が少ない。
このため、1.1ないし1.65μmの範囲、さらには
1.3ないし1.6μmの範囲で動作する素子が特に必
要である。これらの波長は、特に断らない場合には真空
中の波長を示す。赤外線の領域で動作する半導体レーザ
素子は、通常は、インジウムリンInPの領域と、4元
系材料のインジウムガリウム砒素リンInx Ga1-x
y 1-y の領域とを含んでいる。xおよびyを選択す
ることにより、格子定数を一定にしたままバンドギャッ
プの異なる領域を形成することができる。バンドギャッ
プは、例えば光ルミネッセンスにより、実験的に測定す
ることができる。さらに、インジウムリンおよびインジ
ウムガリウム砒素リンには、p型またはn型の不純物を
添加することができる。
Semiconductor laser devices are mainly used in optical fiber communication devices. The silicon dioxide optical fiber manufactured in recent years has a minimum loss at a wavelength of approximately 1.3 μm or 1.55 μm, and the latter has a smaller loss.
Therefore, there is a particular need for devices that operate in the 1.1 to 1.65 μm range, and even 1.3 to 1.6 μm. These wavelengths are wavelengths in vacuum unless otherwise specified. A semiconductor laser device that operates in the infrared region usually has a region of indium phosphide InP and a quaternary material of indium gallium arsenide phosphide In x Ga 1-x A.
s y P 1-y region. By selecting x and y, it is possible to form regions having different band gaps while keeping the lattice constant constant. The band gap can be experimentally measured by, for example, photoluminescence. Furthermore, p-type or n-type impurities can be added to indium phosphide and indium gallium arsenide phosphide.

【0004】ガリウムアルミニウム砒素の領域およびガ
リウム砒素の領域を備えた半導体レーザ素子も通信に使
用することができる。動作波長は0.9μm近傍であ
る。
A semiconductor laser device having a gallium aluminum arsenide region and a gallium arsenide region can also be used for communication. The operating wavelength is around 0.9 μm.

【0005】リッジ導波路レーザ素子については、例え
ば、カミノー(Kaminow )およびその共同研究者による
文献、「エレクトロニクス・レターズ(Electronics Le
tters)」第15巻(1979年)、第763頁から第7
65頁、「エレクトロニクス・レターズ」第17巻(1
981年)、第318頁から第320頁、「エレクトロ
ニクス・レターズ」第19巻(1983年)、第877
頁から第879頁に詳しい。リッジ導波路レーザ素子の
リッジは、横方向の光ビームを閉じ込める働きをする。
しかし、カミノーおよびその共同研究者が用いたリッジ
の構造では、リッジおよびリッジの両側の溝を覆う誘電
体層に窓を設け、この窓を通してリッジの電極を取り付
けている。このため、リッジが狭くなるほど、素子の発
振効率が低下する傾向がある。原理的には、リッジ導波
路レーザ素子の横方向の閉じ込め効率を、さらに高める
ことが可能である。
The ridge waveguide laser device is described in, for example, "Electronics Letters" by Kaminow and coworkers.
tters) ", Volume 15 (1979), pp. 763-7.
Page 65, "Electronics Letters" Volume 17 (1
981), pp. 318-320, "Electronic Letters," Vol. 19 (1983), 877.
See pages to page 879 for details. The ridge of the ridge waveguide laser device serves to confine the lateral light beam.
However, the ridge structure used by Kamino and co-workers provides a window in the dielectric layer that covers the ridge and the trenches on either side of the ridge, through which the electrodes of the ridge are attached. Therefore, as the ridge becomes narrower, the oscillation efficiency of the device tends to decrease. In principle, the lateral confinement efficiency of the ridge waveguide laser device can be further increased.

【0006】シーメンス社の出願による西ドイツ国特許
公開第24 22 287号公報には、プロトン照射し
た半導体材料に窓を形成し、この窓を通してリッジの電
極を形成する例を開示している。しかし、この構造で
も、リッジが狭くなるほど素子の発振効率が低下する。
[0006] West German Patent Publication No. 24 22 287 filed by Siemens discloses an example in which a window is formed in a proton-irradiated semiconductor material and a ridge electrode is formed through this window. However, even in this structure, the narrower the ridge, the lower the oscillation efficiency of the device.

【0007】リッジ導波路素子は、高速の変調速度を得
ることのできる利点がある。これに関しては、特に、上
記の1983年の文献に詳しい。高速の変調速度を得る
ことができることにより、同等の構成で高速のデータ伝
送が可能になる。
The ridge waveguide device has an advantage that a high modulation speed can be obtained. In this regard, in particular, the above-mentioned 1983 document is detailed. The ability to obtain a high modulation speed enables high-speed data transmission with an equivalent configuration.

【0008】半導体レーザ素子の構造を考慮する場合に
は、「縦」モードの制御も重要な因子となる。通常の半
導体レーザ素子は、異なる出力波長に対応する複数の縦
モードで動作する傾向がある。これに対して、遠距離通
信や他の用途では、レーザ出力が非常に狭い波長領域に
集中している必要がある場合が多い。二酸化ケイ素ファ
イバを用いた遠距離通信の場合には、1.3μm近傍の
波長に比べてファイバ内の分散が非常に大きい1.55
μm近傍の波長で通信を行うために、縦モードの制御が
特に重要である。波長の制御が可能なレーザ素子とし
て、ファブリペローレーザ素子が公知である。しかし、
ファブリペローレーザ素子を光集積回路に集積すること
は現実的に困難である。
Control of the "longitudinal" mode is also an important factor when considering the structure of the semiconductor laser device. Typical semiconductor laser devices tend to operate in multiple longitudinal modes corresponding to different output wavelengths. By contrast, telecommunications and other applications often require the laser output to be concentrated in a very narrow wavelength range. In the case of long-distance communication using a silicon dioxide fiber, the dispersion within the fiber is very large compared to the wavelength near 1.3 μm.
Control of the longitudinal mode is particularly important for communication at wavelengths near μm. A Fabry-Perot laser element is known as a laser element whose wavelength can be controlled. But,
It is practically difficult to integrate the Fabry-Perot laser device in the optical integrated circuit.

【0009】縦モードの制御は、回折格子を用いること
により可能である。回折格子を用いたレーザ素子として
は、分布帰還形レーザ素子が公知である。分布帰還形レ
ーザ素子については、トンプソン(G.H.B.Thompson)
著、ワイリィ(Willy)社刊の「半導体レーザ(Semicond
uctor lasers) 」に詳しく説明されている。分布帰還形
レーザ素子では、電流の流れるpn接合が回折格子の下
または上に設けられる。これに対して、ブラグ反射形レ
ーザ素子(分布反射形レーザ素子)では、pn接合は格
子の下には設けられていない。ここで、「下」、
「上」、「上方向」、「高い」等の用語は、相対的な方
向を示すもので、素子の空間的な方向を示すものではな
い。
Control of the longitudinal mode is possible by using a diffraction grating. A distributed feedback laser device is known as a laser device using a diffraction grating. GHBThompson for distributed feedback laser device
Willie published "Semicond Laser (Semicond
uctor lasers) ”. In the distributed feedback laser device, a pn junction through which a current flows is provided below or above the diffraction grating. On the other hand, in the Bragg reflection type laser element (distributed reflection type laser element), the pn junction is not provided under the grating. Where "below",
The terms “up”, “upward”, “high” and the like refer to relative directions, not to spatial directions of elements.

【0010】埋め込みヘテロ構造の分布帰還形レーザ素
子のいくつかの例については、ウタケ他、「エレクトロ
ニクス・レターズ」第17巻(1981年)、第961
頁から第963頁、イタヤ他、「エレクトロニクス・レ
ターズ」第18巻(1982年)、第1006頁から第
1008頁、キタムラ他 「エレクトロニクス・レター
ズ」第19巻(1983年)、第840頁から第841
頁に記述されている。埋め込みヘテロ構造により横方向
の光学的閉じ込めが可能であり、低しきい値電流でレー
ザ発振を実現できる。出力が38mW程度で単一縦モー
ドの安定発振が観測されている。しかし、埋め込みヘテ
ロ構造を形成するためには、正確な成長およびエッチン
グを複雑に繰り返す工程を含んでいる。このため、歩留
り良く良好な素子を製造することができない。さらに、
埋め込みヘテロ構造には、逆方向電流を防ぐための層が
設けられているが、この層が寄生容量となり、変調速度
を制限する。
Some examples of buried heterostructure distributed feedback laser devices are described in Utake et al., "Electronic Letters", Vol. 17 (1981), 961.
Pp. 963, Itaya et al., "Electronic Letters," Vol. 18 (1982), 1006 to 1008, Kitamura et al., "Electronic Letters," Vol. 19 (1983), 840. 841
It is described on the page. The embedded heterostructure enables lateral optical confinement and realizes laser oscillation with a low threshold current. A stable oscillation in a single longitudinal mode is observed at an output of about 38 mW. However, in order to form a buried heterostructure, a complex process of accurate growth and etching is involved. Therefore, it is not possible to manufacture a good element with high yield. further,
The buried heterostructure is provided with a layer for preventing reverse current, but this layer becomes a parasitic capacitance and limits the modulation speed.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の問題
点を軽減または解決し、製造が容易で変調速度が高速で
ある半導体レーザ素子を製造するための半導体素子の製
造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device for reducing or solving the above problems and for manufacturing a semiconductor laser device which is easy to manufacture and has a high modulation speed. With the goal.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体素子の製
造方法は、半導体材料により形成された基底部上にその
基底部の面から盛り上がった形状のリッジを形成する半
導体素子の製造方法において、基底部上にプレーナ半導
体層を形成する第一の工程と、このプレーナ半導体層の
表面に最初に誘電体層、次にレジスト膜を形成する第二
の工程と、このレジスト膜に窓を設ける第三の工程と、
この窓を通して誘電体層をエッチングすることにより、
プレーナ半導体層の表面を露出させるとともに、レジス
ト膜に沿って廻り込む形状に誘電体層を除去する第四の
工程と、これにより露出したプレーナ半導体層の表面に
前記窓の形状で金属層を堆積させる第五の工程と、レジ
スト膜およびその上に堆積した金属を除去する第六の工
程と、第五の工程で形成された金属層をマスクとしてそ
の領域にリッジが残るようにプレーナ半導体層をエッチ
ングする第七の工程とを含むことを特徴とする。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device, wherein a ridge having a shape raised from the surface of the base is formed on a base formed of a semiconductor material. A first step of forming a planar semiconductor layer on the base, a second step of first forming a dielectric layer and then a resist film on the surface of the planar semiconductor layer, and a step of forming a window in the resist film. Three steps,
By etching the dielectric layer through this window,
A fourth step of exposing the surface of the planar semiconductor layer and removing the dielectric layer in a shape that wraps around the resist film, and depositing a metal layer in the shape of the window on the surface of the planar semiconductor layer exposed by the fourth step. And a sixth step of removing the resist film and the metal deposited thereon, and the planar semiconductor layer so that the ridge remains in the region using the metal layer formed in the fifth step as a mask. And a seventh step of etching.

【0013】基底部の上部の層には分布帰還格子を形成
しておくことがよい。この場合に、分布帰還格子の波形
とリッジとの角度がほぼ直角になるように形成する。分
布帰還格子は、製造に便利なようにリッジの内部または
下部に伸びていてもよい。
A distributed feedback grating is preferably formed in the upper layer of the base. In this case, it is formed so that the angle between the waveform of the distributed feedback grating and the ridge is substantially right. The distributed feedback grating may extend into or under the ridge for convenient manufacturing.

【0014】第七の工程において、第四の工程でエッチ
ングされずに残った誘電体層をマスクとし、リッジと溝
を隔てた領域に基底部から盛り上がった形状の部分を形
成することが望ましい。
In the seventh step, it is desirable that the dielectric layer left unetched in the fourth step be used as a mask to form a raised portion from the base in the region separating the ridge and the groove.

【0015】リッジの幅は15μm以下であることが望
ましい。
The width of the ridge is preferably 15 μm or less.

【0016】基底部とリッジの部分との間には、エッチ
ング速度の異なる材料により境界を設けることが望まし
い。この場合に、境界をガリウムインジウムヒ素リンと
インジウムリンとの間で形成することがよい。
It is desirable to provide a boundary between the base portion and the ridge portion by using materials having different etching rates. In this case, the boundary is preferably formed between gallium indium arsenide phosphide and indium phosphide.

【0017】[0017]

【作用】本発明の方法では、金属層をマスクとしてリッ
ジを形成するので、リッジの表面にあらためて電極用の
金属層を設ける必要がない。また、リッジの形成すると
き、そのリッジとは別に基底部から盛り上がった形状の
領域を同時に形成できるので、それを利用すれば製造後
の素子の強度を高めることができる。この領域を以下
「補強部」という。
In the method of the present invention, since the ridge is formed using the metal layer as a mask, it is not necessary to newly provide the metal layer for the electrode on the surface of the ridge. Further, when the ridge is formed, a region having a raised shape from the base portion can be formed simultaneously with the ridge, so that the strength of the element after manufacturing can be increased by using the region. This region is hereinafter referred to as "reinforcing portion".

【0018】レジストの窓を介してその下の領域をレジ
ストを廻り込む形状にアンダカットし、その窓を通して
金属層を堆積させてからレジストおよびその表面上の金
属を除去する方法については、英国特許第1,475,
884号の明細書および図面に開示された内容と同等と
である。しかし、この特許は磁気バブルメモリを製造す
るためのものであり、製造すべき目的物は本発明とは全
く異なっている。
A method of undercutting a region underneath a window of a resist into a shape surrounding the resist, depositing a metal layer through the window and then removing the resist and the metal on its surface is described in British Patent First 1,475
This is equivalent to the contents disclosed in the specification and drawings of No. 884. However, this patent is for manufacturing a magnetic bubble memory, and the object to be manufactured is completely different from the present invention.

【0019】リッジは、その表面に電極が設けられ、基
底部への電流の流れの範囲を限定する。さらに、基底部
には直接に光学的閉じ込めを行う効果がある。十分な閉
じ込め効果を得るためには、リッジの幅を15μmより
狭くすることが適当であり、望ましくは10μm以下、
さらには5μmより狭いことが望ましい。一般的には、
この幅は1μm以上であり、通常は2μmまたはそれ以
上である。このように狭くするとリッジの強度が問題に
なるが、このリッジの上の金属層を電極および熱溜(ヒ
ートシンク)に取り付けるときに、このリッジと溝を隔
てて設けられた補強部についても電極および熱溜に接触
させれば、リッジを補強できる。補強部の表面には誘電
体層が残っているので、基底部に流れる電流をリッジの
領域に制限することができる。
The ridge is provided with electrodes on its surface and limits the range of current flow to the base. In addition, the base has the effect of optical confinement directly. In order to obtain a sufficient confinement effect, it is appropriate that the width of the ridge is narrower than 15 μm, preferably 10 μm or less,
Further, it is desirable that the width is narrower than 5 μm. In general,
This width is 1 μm or more, usually 2 μm or more. When the width is narrowed like this, the strength of the ridge becomes a problem, but when the metal layer on the ridge is attached to the electrode and the heat sink (heat sink), the ridge and the reinforcing portion provided by separating the groove from the electrode and The ridge can be reinforced by contact with the heat reservoir. Since the dielectric layer remains on the surface of the reinforcing portion, the current flowing in the base portion can be limited to the ridge region.

【0020】補強部の上には、誘電体層に加え、その上
にさらに金属層を設けてもよい。この金属層は半導体に
電気的に接触するわけではない。半導体素子を銅製のス
タッド等に取り付け、これを熱溜および電極として用い
てリッジの領域だけに電流を供給するのであるが、補強
部の上の金属層は、この取り付けを容易にするためのも
のである。
In addition to the dielectric layer, a metal layer may be further provided on the reinforcing portion. This metal layer does not make electrical contact with the semiconductor. The semiconductor element is attached to a copper stud or the like, and this is used as a heat sink and an electrode to supply an electric current only to the ridge region. The metal layer on the reinforcing portion is for facilitating this attachment. Is.

【0021】プレーナ半導体層の表面に誘電体層とレジ
スト膜とを形成するとき、その間にさらに金属層を設け
ることもできる。このようにすると、リッジおよび補強
部を残してエッチングするとき、有効なマスクとして働
く。
When the dielectric layer and the resist film are formed on the surface of the planar semiconductor layer, a metal layer may be further provided between them. In this way, when etching leaving the ridge and the reinforcing portion, it works as an effective mask.

【0022】補強部の上の誘電体層の上に二つの金属
層、例えばチタンとその上に金、または亜鉛とその上に
金を設けることにより、良好な接着を実現できる。
Good adhesion can be achieved by providing two metal layers on the dielectric layer above the reinforcement, for example titanium and gold on top of it, or zinc and gold on top of it.

【0023】本発明により製造される半導体素子は光学
素子であり、半導体材料の活性層と、その上側および下
側でそれぞれレーザ光を閉じ込める閉じ込め層とが設け
られる。使用する半導体材料によっては、リッジを閉じ
込め層として用いることもできる。その場合には、基底
部から閉じ込め層を除去してもよい。さらに、可能な場
合には、活性層および一方または双方の閉じ込め層を基
底部ではなくリッジ内に設けてもよい。
The semiconductor device manufactured by the present invention is an optical device, and is provided with an active layer of a semiconductor material and confinement layers for confining laser light on the upper side and the lower side thereof, respectively. Depending on the semiconductor material used, the ridge can also be used as the confinement layer. In that case, the confinement layer may be removed from the base. Further, if possible, the active layer and one or both confinement layers may be provided in the ridge rather than in the base.

【0024】波型の分布帰還格子を設ける場合には、活
性層の上または下の、屈折率が不連続となる界面、特に
閉じ込め層の外面に設ける。分布帰還格子の波型は、上
の閉じ込め層の上の面に設けることが特に便利である。
In the case of providing the corrugated distributed feedback grating, it is provided on the interface above or below the active layer where the refractive index becomes discontinuous, particularly on the outer surface of the confinement layer. It is particularly convenient to provide the corrugations of the distributed feedback grating on the surface above the upper confinement layer.

【0025】基底部の材料としては、下から順に、In
P、InGaAsP下側閉じ込め層、InAsAsP活
性層およびInGaAsP上側閉じ込め層を用いること
が適している。リッジの部分は、基底部側から順に、I
nP層と、多量にドープされたInGaAsまたはIn
GaAsP層とにより構成することが望ましい。上の層
は、金属と低電気抵抗で接続するためのものである。
The materials for the base are In
It is suitable to use a P, InGaAsP lower confinement layer, an InAsAsP active layer and an InGaAsP upper confinement layer. The ridge portion is I in order from the base side.
nP layer and heavily doped InGaAs or In
It is desirable to be composed of a GaAsP layer. The upper layer is for low electrical resistance connection to the metal.

【0026】[0026]

【実施例】図1ないし図5は本発明第一実施例の製造工
程を段階的に示す同一面の断面図であり、図6は最終的
な素子の上の部分の断面図である。これらの図は理解の
ために概略的に描いており、拡大比については実際の素
子と必ずしも一致していない。
1 to 5 are sectional views of the same plane showing stepwise a manufacturing process of the first embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a sectional view of a portion above a final device. These figures are drawn schematically for the sake of understanding, and the enlargement ratio does not always match the actual device.

【0027】図1は製造方法の第一段階の工程を示す。FIG. 1 shows the first step of the manufacturing method.

【0028】基板として厚さが200μmで多量にイオ
ウSがドープされたn+ 型100インジウムリンInP
基板1を用い、このInP基板1の100面2の上に、
液相エピタキシにより、三つの4元系材料(図中ではQ
で示す)層、すなわちガリウムインジウム砒素リンGa
InAsP層3、4、5をそれぞれ0.2μmの厚さに
順番に成長させた。GaInAsP層3はテルルTeを
ドープしたn型であり、その組成比はGa0.17In0.83
As0.360.64であり、そのバンドギャップは、光ルミ
ネッセッスによる測定では、1.15μmの波長に対応
する値であった。GaInAsP層4は不純物をドープ
していない真性半導体であり、その組成比はGa0.39
0.61As0.880.12であり、バンドギャップは1.5
2μmであった。GaInAsP層5は、亜鉛をドープ
したp型であることを除けば、GaInAsP層3と同
等である。後で詳しく説明するが、GaInAsP層4
は、最終的な素子では活性層となる。また、GaInA
sP層3、5は、上および下の閉じ込め層(「緩衝
層」)となる。
As the substrate, n + type 100 indium phosphide InP having a thickness of 200 μm and heavily doped with sulfur S
Using the substrate 1, on the 100 face 2 of this InP substrate 1,
By liquid phase epitaxy, three quaternary materials (in the figure, Q
Layer), that is, gallium indium arsenide phosphide Ga
InAsP layers 3, 4, and 5 were sequentially grown to a thickness of 0.2 μm. The GaInAsP layer 3 is an n-type doped with tellurium Te, and its composition ratio is Ga 0.17 In 0.83.
As 0.36 P 0.64 , and its band gap was a value corresponding to a wavelength of 1.15 μm as measured by photoluminescence. The GaInAsP layer 4 is an intrinsic semiconductor not doped with impurities, and its composition ratio is Ga 0.39 I
n 0.61 As 0.88 P 0.12 with a band gap of 1.5
It was 2 μm. The GaInAsP layer 5 is the same as the GaInAsP layer 3 except that it is a p-type doped with zinc. As will be described later in detail, the GaInAsP layer 4
Will be the active layer in the final device. In addition, GaInA
The sP layers 3 and 5 become the upper and lower confinement layers (“buffer layers”).

【0029】次に、電子ビームを照射したレジストマス
クを用いて、GaInAsP層5を化学的エッチングに
より波状層6を形成し、分布帰還格子とした。この方法
については、ウエストブルック(Westbrook )等の論
文、「エレクトロニクス・レターズ」第18巻(198
2年)、第863頁から第865頁に説明されている。
分布帰還格子の波型の周期は、
Next, the corrugated layer 6 was formed by chemically etching the GaInAsP layer 5 using a resist mask irradiated with an electron beam to form a distributed feedback grating. This method is described in Westbrook et al., "Electronics Letters," Vol. 18 (198).
2 years), pages 863 to 865.
The wavy period of the distributed feedback grating is

【0030】[0030]

【外1】 方向に周期0.46μmのマスクを用いて形成した。こ
の化学的エッチングは異方性エッチングであるため、1
11A面に対するエッチング速度が非常に小さい。した
がって、111A面を側面とする三角の溝が形成され、
そこでエッチングの進行が制限される。溝の深さはほぼ
0.16μmである。エッチングの進行が自動的に制限
されるため、再現性が良く、レーザの帰還の強さを制御
できる。
[Outer 1] A mask having a period of 0.46 μm was formed in the direction. Since this chemical etching is anisotropic etching, 1
The etching rate for the 11A plane is very low. Therefore, a triangular groove whose side is 111A is formed,
Therefore, the progress of etching is limited. The depth of the groove is approximately 0.16 μm. Since the progress of etching is automatically limited, the reproducibility is good and the intensity of laser feedback can be controlled.

【0031】波型の形状をしたGaInAsP層5の上
には、亜鉛Znをドープしたp型のInP層7を大気圧
の有機金属化学気相成長(MOCVD)により成長させ
た。格子の完全性を公知の手段により保った。この手段
については、ヨーロッパ特許出願第84.30024
0.3およびネルソン(Nelson)等の論文、「エレクトロ
ニクス・レターズ」第19巻(1983年)、第34頁
から第36頁に詳しい。これを実施するため、100℃
で、トリメチルインジウム、トリエチルリン、ジメチル
亜鉛、リン酸、および水素を試料上に通過させ、この後
に試料を急速に650℃に加熱して成長をさせた。In
P層7の厚さは約1.5μmであった。
On the wavy GaInAsP layer 5, a p-type InP layer 7 doped with zinc Zn was grown by atmospheric pressure metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). The integrity of the lattice was maintained by known means. This means is described in European Patent Application No. 84.30024.
0.3 and Nelson et al., Electronics Letters, Vol. 19 (1983), pages 34-36. To do this, 100 ° C
At this point, trimethylindium, triethylphosphorus, dimethylzinc, phosphoric acid, and hydrogen were passed over the sample, after which the sample was rapidly heated to 650 ° C. for growth. In
The thickness of the P layer 7 was about 1.5 μm.

【0032】次に、再びMOCVDにより、多量に亜鉛
Znをドープしたp+ 型のInGaAs層8を約0.1
μmの厚さに成長させた。このInGaAs層8は三元
系材料(図中ではTで示す)であり、組成比は、In
0.53Ga0.47Asであった。
Next, by MOCVD again, the p + -type InGaAs layer 8 doped with a large amount of zinc Zn is deposited to about 0.1.
It was grown to a thickness of μm. The InGaAs layer 8 is a ternary material (indicated by T in the figure) and has a composition ratio of In.
It was 0.53 Ga 0.47 As.

【0033】図1の構造を完成させるため、シランおよ
び酸素を用いて、化学気相成長により、厚さ0.2μm
の二酸化ケイ素SiO2 層9をInGaAs層8の上に
成長させた。
To complete the structure of FIG. 1, a thickness of 0.2 μm was obtained by chemical vapor deposition using silane and oxygen.
Silicon dioxide SiO 2 layer 9 was grown on the InGaAs layer 8.

【0034】この後に、InP基板1を化学エッチング
により100μmに薄くし、レーザの裏面電極(すなわ
ち薄くされたInP基板1の下側の電極)を、スズSn
と金Auとを蒸着して形成した。
Thereafter, the InP substrate 1 is thinned to 100 μm by chemical etching, and the back electrode of the laser (that is, the lower electrode of the thinned InP substrate 1) is replaced with tin Sn.
And gold Au were vapor-deposited.

【0035】図2は図1に示した工程の次の工程を示
す。
FIG. 2 shows a step subsequent to the step shown in FIG.

【0036】この工程では、まず、0.1μmのチタン
Ti層10および0.1μmの金Au層11をSiO2
層9上に蒸着した。次に、厚さ約1μmのポジレジスト
(コダック820)をAu層11上に塗布し、回折格子
と直角の帯状の部分が除去されるように、帯状の窓13
の部分に光を照射してレジスト12および12′の部分
を残し、これをマスクとして使用する。帯状の窓13を
一つのウェハ上に2μm、4μm、6μmおよび15μ
mの幅で形成した。
In this step, first, the titanium Ti layer 10 having a thickness of 0.1 μm and the gold Au layer 11 having a thickness of 0.1 μm are formed on the SiO 2 layer.
Deposited on layer 9. Next, a positive resist (Kodak 820) having a thickness of about 1 μm is applied on the Au layer 11, and the strip-shaped window 13 is formed so that the strip-shaped portion perpendicular to the diffraction grating is removed.
Is irradiated with light to leave the resists 12 and 12 ', which is used as a mask. 2 μm, 4 μm, 6 μm and 15 μm strip-shaped windows 13 on one wafer
It was formed with a width of m.

【0037】図3はさらに次の工程を示す。FIG. 3 shows the next step further.

【0038】以上の工程により得られた構造物を40ミ
リリットルの水にヨウ化カリ4gおよびヨウ素1gを溶
かした溶液で、20℃で1ないし1.5分間処理した。
この溶液は、Au層11をエッチングする。次に、「カ
ウントダウン二酸化ケイ素エッチ(10:1)」により
20℃で2ないし2.5分間処理し、Ti層10および
SiO2 層9をエッチングした。この結果、InGaA
s層8の上の部分がアンダカットされる。これにTi線
およびAu線を熱して蒸着し、露出している半導体(I
nGaAs層8)に、窓の形状のTi層14およびAu
層15を形成した。同時に、Ti層16、16′、Au
層17、17′が、レジスト12、12′の上に堆積し
た。Ti線およびAu線のフィラメントは、ターゲット
から10cm離し、それぞれの堆積した金属の厚さは約
0.1μmであった。
The structure obtained by the above steps was treated with a solution of 4 g of potassium iodide and 1 g of iodine in 40 ml of water at 20 ° C. for 1 to 1.5 minutes.
This solution etches the Au layer 11. Then, the Ti layer 10 and the SiO 2 layer 9 were etched by a “countdown silicon dioxide etch (10: 1)” at 20 ° C. for 2 to 2.5 minutes. As a result, InGaA
The upper part of the s layer 8 is undercut. A Ti wire and an Au wire are heated and vapor-deposited on the exposed semiconductor (I
The window-shaped Ti layer 14 and Au are formed on the nGaAs layer 8).
Layer 15 was formed. At the same time, Ti layers 16, 16 ', Au
Layers 17, 17 'were deposited on the resists 12, 12'. The Ti and Au wire filaments were 10 cm away from the target and the thickness of each deposited metal was about 0.1 μm.

【0039】これにより得られた構造物をアセトンに2
分間浸し、レジスト12、12′を除去した。レジスト
12、12′に伴って、Ti層16、16′、Au層1
7、17′も除去された。
The structure thus obtained was added to acetone to obtain 2 parts.
It was dipped for a minute, and the resists 12 and 12 'were removed. Ti layers 16, 16 ', Au layer 1 along with resists 12, 12'
7, 17 'were also removed.

【0040】図4は以上の工程により得られた構造物を
示す。
FIG. 4 shows the structure obtained by the above steps.

【0041】この構造物には、金属層(Ti層14およ
びAu層15)およびこの層から分離された二つの誘電
体層(SiO2 層9、9′)が形成されている。これら
の二つの誘電体の上には、この場合には、Ti層10、
Au層11およびTi層10′、Au層11′が形成さ
れている。金属層と誘電体層の端との間の距離は約4μ
mである。
In this structure, a metal layer (Ti layer 14 and Au layer 15) and two dielectric layers (SiO 2 layers 9, 9 ') separated from this layer are formed. On top of these two dielectrics, in this case a Ti layer 10,
An Au layer 11, a Ti layer 10 ', and an Au layer 11' are formed. The distance between the metal layer and the edge of the dielectric layer is about 4μ
m.

【0042】この構造物を、16重量%のヨウ素酸(H
IO3 )水溶液で20秒ないし1分間処理した。この溶
液は、InGaAs層8に反応する。次に、濃塩酸と9
0%正リン酸(H3 PO5 )との体積比1対1の混合
液、20℃で30秒ないし40秒間処理した。この混合
液はGaInAsP層8とほとんど反応せずに、InP
層7と反応する。
This structure was treated with 16% by weight of iodic acid (H
It was treated with an aqueous solution of IO 3 ) for 20 seconds to 1 minute. This solution reacts with the InGaAs layer 8. Then, add concentrated hydrochloric acid and 9
A mixture of 0% orthophosphoric acid (H 3 PO 5 ) in a volume ratio of 1: 1 was treated at 20 ° C. for 30 to 40 seconds. This mixed liquid hardly reacts with the GaInAsP layer 8 and
Reacts with layer 7.

【0043】図5は、以上の工程により得られた構造物
を示す。
FIG. 5 shows the structure obtained by the above steps.

【0044】図5では、InGaAs層8およびInP
層7の側壁が、垂直にエッチングされたように示してい
る。しかし、現実には垂直にはならない。「問題点を解
決するための手段」の項および「作用」の項で用いた用
語と対応させると、基底部はInP基板1およびGaI
nAsP層3、4、5により構成される。レーザ素子の
リッジはInP層7″およびInGaAs層8″により
構成される。補強部はInP層7およびInGaAs層
8、InP層7′およびInGaAs層8′により構成
される。リッジ上にはTi層14およびAu層15から
なる電極が設けられ、他の部分には誘電体のSiO2
9、9′が設けられている。溝20、21の内側には、
実質的に誘電体も金属層を設けられていない。
In FIG. 5, InGaAs layer 8 and InP are formed.
The sidewalls of layer 7 are shown as vertically etched. However, it is not vertical in reality. Corresponding to the terms used in the “Means for Solving Problems” section and the “Operation” section, the base is made of InP substrate 1 and GaI.
It is composed of nAsP layers 3, 4, and 5. The ridge of the laser device is composed of an InP layer 7 ″ and an InGaAs layer 8 ″. The reinforcing portion is composed of InP layer 7 and InGaAs layer 8, InP layer 7'and InGaAs layer 8 '. An electrode composed of a Ti layer 14 and an Au layer 15 is provided on the ridge, and dielectric SiO 2 layers 9 and 9'are provided on other portions. Inside the grooves 20, 21,
Substantially no dielectric or metal layer is provided.

【0045】図6は以上の工程により得られた半導体素
子の一例を示す。
FIG. 6 shows an example of a semiconductor device obtained by the above steps.

【0046】従来の半導体素子製造方法と同様に、上述
の全ての工程を一枚のウェハ上に行い、複数の素子に切
り分けた。図6に示した半導体素子は、切り分けられた
素子の一例である。図6には、リッジと分布帰還格子の
相対的な方向を明確にするため、補強部については省略
した。素子の端面18は劈開面であり、面19等の他の
三つの面は、分布帰還格子により選択されるモード以外
のファブリペローレーザモードを抑制するように削られ
た面である。図6におけるリッジの側部の傾斜は任意に
描いている。実際には、図7の走査電子顕微鏡像に示す
ように、反対の方向に傾斜している。
As in the conventional semiconductor device manufacturing method, all the above-mentioned steps were performed on one wafer to divide it into a plurality of devices. The semiconductor element shown in FIG. 6 is an example of a separated element. In FIG. 6, in order to clarify the relative directions of the ridge and the distributed feedback grating, the reinforcing portion is omitted. The end face 18 of the device is a cleaved facet, and the other three faces such as the facet 19 are faces cut to suppress Fabry-Perot laser modes other than the mode selected by the distributed feedback grating. The slope of the side of the ridge in FIG. 6 is arbitrarily drawn. In fact, as shown in the scanning electron microscope image of FIG. 7, it is inclined in the opposite direction.

【0047】この半導体素子を、金メッキした半円筒状
のスタッドの長方形の面上に、インジウムを用いてろう
付けした。スタッドは、電極として用いると同時に熱溜
として用いられる。「上側」、すなわちAu層11、1
5、11′が、ろう付けにより接続される。しかし、S
iO2 層9、9′で絶縁されるために、スタッドと電気
的に接続されるのは、リッジの部分、すなわち、InP
層7″およびInGaAs層8″だけである。溝20、
21にはインジウムは流れ込まない。基底部の下側、す
なわち裏面には、メタライゼーションを施してこれに裏
面電極をろう付けする。
This semiconductor element was brazed with indium on the rectangular surface of a gold-plated semi-cylindrical stud. The stud is used as an electrode and at the same time as a heat reservoir. “Upper”, ie Au layers 11, 1
5, 11 'are connected by brazing. But S
It is the portion of the ridge, ie, InP, that is electrically connected to the stud because it is insulated by the iO 2 layers 9 and 9 '.
Only layer 7 "and InGaAs layer 8". Groove 20,
Indium does not flow into 21. Metallization is applied to the lower side of the base portion, that is, the back surface, and the back surface electrode is brazed thereto.

【0048】図8は試作した半導体素子の電流対連続波
光出力特性を示す。
FIG. 8 shows the current vs. continuous wave light output characteristics of the prototype semiconductor device.

【0049】半導体素子の試験として、スタッドと裏面
電極との間に正の電圧を印加し、劈開された端面18か
らの出力光を観測した。図8は、長さが300μmでリ
ッジの幅が2μmの半導体素子を用いて、20℃で連続
発振を行った結果を示す。しきい値電流は約45mAで
あった。最も高い微分量子化効率は、一方の面からの2
7%であった。最大連続発振出力は約15mWであっ
た。
As a test of the semiconductor element, a positive voltage was applied between the stud and the back electrode, and the output light from the cleaved end face 18 was observed. FIG. 8 shows the result of continuous oscillation at 20 ° C. using a semiconductor element having a length of 300 μm and a ridge width of 2 μm. The threshold current was about 45 mA. The highest differential quantization efficiency is 2 from one side.
It was 7%. The maximum continuous oscillation output was about 15 mW.

【0050】図9はこの半導体素子の連続波放射スペク
トルを示す。
FIG. 9 shows a continuous wave emission spectrum of this semiconductor device.

【0051】図9に示すように、1.48μm近傍の波
長に対応する完全な単一縦モードのレーザ出力が得られ
た。励起電流およびレーザ光出力電力が増加しても、活
性層の温度上昇に伴う緩やかな出力波長の移動以外に
は、スペクトルは変化しなかった。
As shown in FIG. 9, a complete single longitudinal mode laser output corresponding to a wavelength in the vicinity of 1.48 μm was obtained. Even when the excitation current and the laser beam output power increased, the spectrum did not change except for the gradual shift of the output wavelength with the temperature rise of the active layer.

【0052】図10はこの半導体素子の予備的な応答速
度測定で得られたオシロ波形を示す。
FIG. 10 shows an oscilloscope waveform obtained by preliminary response speed measurement of this semiconductor device.

【0053】この半導体素子の応答速度の傾向を調べる
ために、予備的な応答速度測定を行った。この応答速度
測定では、被測定半導体素子にあらかじめしきい値電流
を供給し、短い(約3ns)50mAの電流パルスを5
0Ωの線を介して供給した。このパルスは、10から9
0%への上昇時間および90から10%への下降時間が
ほぼ同じで、200psより小さい。レーザ光出力の検
出にはInGaAsのPIN形フォトダイオードを用い
た。この測定方法については、モス(R.H.Moss)他、
「ブリティッシュ・テレコム・ジャーナル(British Te
lecom Jurnal)」第1巻(1983年)、第7頁から第
22頁に詳しく説明されている。図10のオシロ波形で
は、90%から10%への下降時間が750psより短
い。この値は、電極の接続が完全でなく、これを補償す
る手立てもとっていないので、本発明により製造される
半導体素子の本質的な性能の最大の値の限度より非常に
大きい。これに対して、長波長のレーザ光を出力するダ
ブルチャネル・プレーナ埋め込みヘテロ構造のファブリ
ペローレーザ素子を用いて同様の測定を行ったところ、
下降時間が1ns以上であった。したがって、本発明の
方法により製造される分布帰還形レーザ素子の応答速度
は非常に高速であると予想される。
Preliminary response speed measurements were performed in order to investigate the tendency of the response speed of this semiconductor device. In this response speed measurement, a threshold current is supplied to the semiconductor device to be measured in advance, and a short (about 3 ns) 50 mA current pulse is applied for 5 seconds.
Supplied via a 0 Ω wire. This pulse is from 10 to 9
The rise time to 0% and the fall time from 90 to 10% are about the same, less than 200 ps. An InGaAs PIN photodiode was used to detect the laser light output. About this measurement method, Moss (RHMoss),
"British Telecom Journal (British Te
lecom Jurnal), Vol. 1 (1983), pp. 7-22. In the oscilloscope waveform of FIG. 10, the fall time from 90% to 10% is shorter than 750 ps. This value is much higher than the limit of the maximum value of the essential performance of the semiconductor device manufactured according to the present invention, since the electrode connection is not perfect and no measures are taken to compensate for this. On the other hand, when a similar measurement was performed using a Fabry-Perot laser element of a double channel planar embedded heterostructure that outputs a laser beam of long wavelength,
The fall time was 1 ns or more. Therefore, the response speed of the distributed feedback laser device manufactured by the method of the present invention is expected to be very high.

【0054】本発明の第二実施例として、第一実施例と
同様にしてファブリペロー・リッジ導波波レーザ素子を
作成した。ただし、第二実施例では分布帰還格子を設け
ず、全ての半導体層の成長に液相エピタキシャルを用い
た。これに対して第一実施例では、分布帰還波型の破損
を防ぐため、MOCVDを用いていた。
As a second embodiment of the present invention, a Fabry-Perot ridge waveguide laser device was prepared in the same manner as the first embodiment. However, in the second example, the distributed feedback lattice was not provided, and liquid phase epitaxial was used for growth of all semiconductor layers. On the other hand, in the first embodiment, MOCVD was used to prevent damage of the distributed feedback wave type.

【0055】レーザの特性を第一実施例と同様にして測
定したので、その結果を図11および図12に示す。
The characteristics of the laser were measured in the same manner as in the first embodiment, and the results are shown in FIGS. 11 and 12.

【0056】図11は素子の電流に対する光出力特性を
示す図であり、図12は素子の放射スペクトルを示す。
FIG. 11 is a diagram showing the light output characteristics of the device with respect to current, and FIG. 12 shows the emission spectrum of the device.

【0057】図12から明らかなように、分布帰還格子
がないことによるいくつかのモードが観測された。
As is apparent from FIG. 12, some modes due to the absence of the distributed feedback grating were observed.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法は、
リッジ導波路をもつ半導体素子を簡単な工程で製造で
き、得られるリッジ導波路レーザ素子の発振効率を高め
ることができる。本発明の方法は製造工程が簡単なの
で、上記半導体素子を安価に製造することができる。
As described above, the method of the present invention is
A semiconductor element having a ridge waveguide can be manufactured by a simple process, and the oscillation efficiency of the obtained ridge waveguide laser element can be improved. Since the manufacturing method of the method of the present invention is simple, the semiconductor device can be manufactured at low cost.

【0059】したがって、本発明による半導体素子は、
光ファイバ通信の光源等に用いて大きな効果がある。
Therefore, the semiconductor device according to the present invention is
It has a great effect when used as a light source for optical fiber communication.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明第一実施例の製造方法における最初の工
程を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a first step in a manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第一実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the first embodiment.

【図3】第一実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the first embodiment.

【図4】第一実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the first embodiment.

【図5】第一実施例により得られた半導体素子の断面
図。
FIG. 5 is a sectional view of a semiconductor device obtained according to the first embodiment.

【図6】試作した半導体素子の斜視図。FIG. 6 is a perspective view of a prototype semiconductor device.

【図7】試作した半導体素子の走査電子顕微鏡像を示す
図。
FIG. 7 is a view showing a scanning electron microscope image of a prototype semiconductor device.

【図8】試作した半導体素子の電流対連続光出力特性を
示す図。
FIG. 8 is a diagram showing current vs. continuous light output characteristics of a prototype semiconductor device.

【図9】試作した半導体素子の連続出力スペクトルを示
す図。
FIG. 9 is a diagram showing a continuous output spectrum of a prototype semiconductor device.

【図10】試作した半導体素子の応答速度のオシロ波形
を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing an oscilloscope waveform of the response speed of a prototype semiconductor device.

【図11】第二実施例により得られた半導体素子の電流
対連続光出力特性を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing current vs. continuous light output characteristics of the semiconductor device obtained in the second embodiment.

【図12】この半導体素子の連続出力スペクトルを示す
図。
FIG. 12 is a diagram showing a continuous output spectrum of this semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 InP基板 2 100面 3、4、5 GaInAsP層 6 波状層 7、7′、7″ InP層 8、8′、8″ InGaAs層 9、9′ SiO2 層 10、10′14、16、16′ Ti層 11、11′15、17、17′ Au層 12、12′ レジスト 18 端面 19 面1 InP substrate 2 100 plane 3, 4, 5 GaInAsP layer 6 corrugated layer 7,7 ', 7 "InP layer 8,8', 8" InGaAs layer 9, 9 'SiO 2 layer 10,10'14,16,16 ′ Ti layer 11, 11 ′ 15, 17, 17 ′ Au layer 12, 12 ′ Resist 18 End face 19 Face

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レスリー・デビッド・ウェストブルック 英国・サフォーク・イプスウッチ・トリム レイセントメアリ・ダインスプレイス26番 地 (72)発明者 アンドリュー・ウィリアム・ネルソン 英国・アイピー11・9エスエフ・サフォー ク・フェリクストーエケンダルグリーン13 番地 ─────────────────────────────────────────────────── ───Continued from the front page (72) Inventor Leslie David Westbrook Suffolk Ipswatch Trim, UK, Lay St. Mary Dyne's Place No. 26 (72) Inventor Andrew William Nelson UK, IP 11, 9 SSF Suffolk Felix Stoekendal Green 13

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体材料により形成された基底部上に
その基底部の面から盛り上がった形状のリッジを形成す
る半導体素子の製造方法において、 前記基底部上にプレーナ半導体層を形成する第一の工程
と、 このプレーナ半導体層の表面に最初に誘電体層、次にレ
ジスト膜を形成する第二の工程と、 このレジスト膜に窓を設ける第三の工程と、 この窓を通して前記誘電体膜層をエッチングすることに
より、前記プレーナ半導体層を露出させるとともに、前
記レジスト膜に沿って廻り込む形状に前記誘電体層を除
去する第四の工程と、 これにより露出したプレーナ半導体層の表面に前記窓の
形状で金属層を堆積させる第五の工程と、 前記レジスト膜およびその上に堆積した金属を除去する
第六の工程と、 前記金属層をマスクとしてその領域にリッジが残るよう
に前記プレーナ半導体層をエッチングする第七の工程と
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a ridge having a raised shape from a surface of a base portion on a base portion formed of a semiconductor material; and forming a planar semiconductor layer on the base portion. A second step of first forming a dielectric layer and then a resist film on the surface of the planar semiconductor layer, a third step of providing a window in the resist film, and the dielectric film layer through the window. A fourth step of exposing the planar semiconductor layer by etching and removing the dielectric layer into a shape that wraps around the resist film, and the window on the surface of the planar semiconductor layer exposed by the fourth step. Fifth step of depositing a metal layer in the shape of, a sixth step of removing the resist film and the metal deposited thereon, and the region using the metal layer as a mask The method of manufacturing a semiconductor device characterized in that it comprises a seventh step of etching the planar semiconductor layer as the ridge remains.
【請求項2】 基底部の上部の層に分布帰還格子を形成
する請求項1記載の半導体素子の製造方法。
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a distributed feedback grating is formed in a layer above the base.
【請求項3】 第七の工程において、第四の工程でエッ
チングされずに残った誘電体層をマスクとし、リッジと
溝を隔てた領域に基底部から盛り上がった形状の部分を
形成する請求項1または2記載の半導体素子の製造方
法。
3. In the seventh step, the dielectric layer left unetched in the fourth step is used as a mask to form a raised portion from the base in a region separating the ridge and the groove. 1. The method for manufacturing a semiconductor device according to 1 or 2.
【請求項4】 リッジの幅は15μm以下である請求項
1ないし4のいずれか記載の半導体素子の製造方法。
4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the width of the ridge is 15 μm or less.
【請求項5】 基底部とリッジの部分との間には、エッ
チング速度の異なる材料により境界を設ける請求項1な
いし4のいずれか記載の半導体素子の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a boundary is provided between the base portion and the ridge portion by using materials having different etching rates.
【請求項6】 境界をガリウムインジウムヒ素リンとイ
ンジウムリンとの間で形成する請求項5記載の半導体素
子の製造方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the boundary is formed between gallium indium arsenide phosphide and indium phosphide.
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2175442B (en) * 1985-05-15 1989-05-24 Stc Plc Laser manufacture
JPS62257783A (en) * 1986-04-30 1987-11-10 Sharp Corp Semiconductor laser element
JPH02188729A (en) * 1989-01-17 1990-07-24 Sharp Corp Manufacture of diffraction grating of optical element
GB2228617A (en) * 1989-02-27 1990-08-29 Philips Electronic Associated A method of manufacturing a semiconductor device having a mesa structure
GB8907304D0 (en) * 1989-03-31 1989-05-17 British Telecomm Distributed feedback lasers
US5069561A (en) * 1990-07-24 1991-12-03 Gte Laboratories Incorporated Monolithically integrated ridge waveguide semiconductor optical preamplifier
JPH04162689A (en) * 1990-10-26 1992-06-08 Mitsubishi Electric Corp Manufacture of semiconductor light emitting device
JP2754957B2 (en) * 1991-07-10 1998-05-20 日本電気株式会社 Semiconductor light control element and method of manufacturing the same
US5307357A (en) * 1992-11-05 1994-04-26 International Business Machines Corporation Protection means for ridge waveguide laser structures using thick organic films
US5317588A (en) * 1992-11-05 1994-05-31 Eastman Kodak Company Ridge waveguide distributed-feedback laser diode with a depressed-index cladding layer
US5311539A (en) * 1992-11-25 1994-05-10 International Business Machines Corporation Roughened sidewall ridge for high power fundamental mode semiconductor ridge waveguide laser operation
US5305340A (en) * 1992-12-16 1994-04-19 International Business Machines Corporation Waveguide ridge laser device with improved mounting and ridge protection
US5434943A (en) * 1993-11-03 1995-07-18 At&T Corp. Nanosecond fast electrically tunable Fabry-Perot filter
DE19502684A1 (en) * 1995-01-28 1996-08-01 Sel Alcatel Ag Process for the production of multi-segment ribbed waveguides
JP3728332B2 (en) * 1995-04-24 2005-12-21 シャープ株式会社 Compound semiconductor light emitting device
JP3977920B2 (en) * 1998-05-13 2007-09-19 富士通株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
JP3434706B2 (en) 1998-05-21 2003-08-11 富士写真フイルム株式会社 Semiconductor laser and method of manufacturing the same
US6365968B1 (en) 1998-08-07 2002-04-02 Corning Lasertron, Inc. Polyimide/silicon oxide bi-layer for bond pad parasitic capacitance control in semiconductor electro-optical device
DE29815522U1 (en) * 1998-08-31 1998-12-03 Forchel Alfred Prof Dr Semiconductor laser with a lattice structure
US6647046B1 (en) * 1999-11-23 2003-11-11 Corning Lasertron, Inc. Mode-selective facet layer for pump laser
EP1240696A2 (en) * 1999-12-20 2002-09-18 Corning Lasertron, Inc. Wide ridge pump laser
US6375364B1 (en) 2000-01-06 2002-04-23 Corning Lasertron, Inc. Back facet flared ridge for pump laser
TW443019B (en) * 2000-02-18 2001-06-23 Ind Tech Res Inst Self-aligned manufacturing method and the structure of ridge-waveguide semiconductor laser
JP4008180B2 (en) * 2000-03-29 2007-11-14 パイオニア株式会社 Distributed feedback ridge type semiconductor laser
EP1283571B1 (en) 2001-08-06 2015-01-14 nanoplus GmbH Nanosystems and Technologies Laser with weakly coupled grating
EP1343232B1 (en) * 2002-03-08 2007-05-02 nanoplus GmbH Nanosystems and Technologies A semiconductor laser array with a lattice structure
WO2005094316A2 (en) * 2004-03-26 2005-10-13 Sarnoff Corporation Low optical overlap mode (loom) waveguiding system and method of making same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5180187A (en) * 1975-01-09 1976-07-13 Kogyo Gijutsuin HANDOTA ISOCHI
JPS5620165A (en) * 1979-07-25 1981-02-25 Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai Formation of pattern

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4178604A (en) * 1973-10-05 1979-12-11 Hitachi, Ltd. Semiconductor laser device
DE2422287A1 (en) * 1974-05-08 1975-11-13 Siemens Ag Semiconductor laser diode with mesa profile - has channel-shaped recesses on either side of active laser zone for its lateral separation
GB1531238A (en) * 1975-01-09 1978-11-08 Standard Telephones Cables Ltd Injection lasers
JPS6027180B2 (en) * 1975-09-16 1985-06-27 株式会社日立製作所 Manufacturing method of semiconductor device
JPS5245296A (en) * 1975-10-07 1977-04-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductive phototransmission pass and semiconductor emission devic e used it
US4053349A (en) * 1976-02-02 1977-10-11 Intel Corporation Method for forming a narrow gap
JPS52116185A (en) * 1976-03-26 1977-09-29 Hitachi Ltd Mesa-type semiconductor laser
US4061530A (en) * 1976-07-19 1977-12-06 Fairchild Camera And Instrument Corporation Process for producing successive stages of a charge coupled device
US4269635A (en) * 1977-12-28 1981-05-26 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Strip buried heterostructure laser
US4236122A (en) * 1978-04-26 1980-11-25 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Mesa devices fabricated on channeled substrates
US4230997A (en) * 1979-01-29 1980-10-28 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Buried double heterostructure laser device
NL7903197A (en) * 1979-04-24 1980-10-28 Philips Nv METHOD FOR MANUFACTURING AN ELECTROLUMINESCENT SEMICONDUCTOR DEVICE AND ELECTROLUMINESCENT SEMICONDUCTOR DEVICE MADE ACCORDING TO THE METHOD
JPS55153389A (en) * 1979-05-18 1980-11-29 Nec Corp Semiconductor laser device
US4366568A (en) * 1979-12-20 1982-12-28 Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. Semiconductor laser
US4377865A (en) * 1979-12-20 1983-03-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor laser
US4354898A (en) * 1981-06-24 1982-10-19 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Method of preferentially etching optically flat mirror facets in InGaAsP/InP heterostructures
US4400813A (en) * 1981-07-20 1983-08-23 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Crenelated-ridge waveguide laser
JPS5864044A (en) * 1981-10-14 1983-04-16 Toshiba Corp Manufacture of semiconductor device
JPS5878487A (en) * 1981-10-29 1983-05-12 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> Distributed feedback type semiconductor laser
JPS5878488A (en) * 1981-11-05 1983-05-12 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> Distributed feedback type semiconductor laser
US4390393A (en) * 1981-11-12 1983-06-28 General Electric Company Method of forming an isolation trench in a semiconductor substrate
US4468850A (en) * 1982-03-29 1984-09-04 Massachusetts Institute Of Technology GaInAsP/InP Double-heterostructure lasers
US4573163A (en) * 1982-09-13 1986-02-25 At&T Bell Laboratories Longitudinal mode stabilized laser
US4545114A (en) * 1982-09-30 1985-10-08 Fujitsu Limited Method of producing semiconductor device
CA1204525A (en) * 1982-11-29 1986-05-13 Tetsu Fukano Method for forming an isolation region for electrically isolating elements

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5180187A (en) * 1975-01-09 1976-07-13 Kogyo Gijutsuin HANDOTA ISOCHI
JPS5620165A (en) * 1979-07-25 1981-02-25 Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai Formation of pattern

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